Сутність магнітного збагачення.

Магнітне збагачення засноване на використанні розходжень у магнітних властивостях коштовних мінералів і порожньої породи. Процес здійснюється в спеціальних машинах - сепараторах, що характеризуються наявністю магнітного поля в їхній робочій зоні. При русі через цю зону частки з неоднаковими магнітними властивостями під впливом сили притягання переміщаються по різних траєкторіях, що й дозволяє виділяти мінерали в магнітний і немагнітний продукти. При цьому діють ще й механічні сили: ваги, опору середовища, молекулярного зчеплення, відцентрові. Поділ тим ефективніше, чим суттєвіше різниця в магнітних властивостях матеріалу.

Найчастіше магнітним методом збагачують залізні й марганцеві руди, а також застосовують його для доведення концентратів руд рідких металів, регенерації сильно магнітних обважнювачів, очищення від залізистих домішок кварцових пісків, абразивів, керамічної сировини, пластмас, харчових продуктів тощо.

Магнітне поле - це особлива форма матерії, що існує навколо рухомих електричних зарядів (провідників зі струмом) або полюсів постійних магнітів. Поле виявляється спеціальними приладами або за допомогою магнітних порошків (металевих або магнетитових), частки яких розташовуються уздовж силових ліній, що виходять із одного полюса магніту й входять в іншій, протилежного знаку. Силові лінії проникають через будь-які тіла. Ізолятором для них є лише простір усередині надпровідникового соленоїда.

Теорія магнітного поля, яка вивчає його основні характеристики, ще остаточно не розроблена. Для магнітного збагачення важливо знати деякі характеристики магнітного поля для побудови картини поля сепаратора. Це величина напруженості, а також вектор магнітної сили в кожній точці магнітного поля.

Напруженість магнітного поля Н (кА/м) є мірою механічних сил, що проявляються в ньому. Умовно напруженість представляють у вигляді числа силових ліній на одиницю площі; сумарна їхня кількість називається магнітним потоком.

Магнітні поля можуть бути однорідними й неоднорідними (рис. 4.1). Однорідні магнітні поля мають однакову за величиною й напрямком напруженість Н у всьому обсязі. У такому полі обертаючий момент орієнтує шматок руди паралельно або перпендикулярно вектору напруженості. Неоднорідні магнітні поля характеризуються похідною dН/dx (градієнтом напруженості gradН), що показує, як швидко міняється значення Н у напрямку х. На відміну від однорідного поля, тут на частки матеріалу додатково впливають сили притягання в напрямку найбільш інтенсивної ділянки. Саме вона й обумовлює відділення магнітних зерен від немагнітних. Для магнітної сепарації використовуються тільки неоднорідні поля, оскільки лише вони дозволяють одержати спрямовану магнітну силу притягання мінерального зерна.

Мінерали, у свою чергу, характеризуються магнітною сприйнятливістю. Це основна фізична властивість, що визначає поводження часток у робочій зоні (у магнітному полі) сепаратора.

Питому сприйнятливість χ (м³/кг) можна розглядати як магнітний момент 1 кг маси тіла при його намагнічуванні в полі напруженістю 1 кА/м.

Всі мінерали за величиною χ діляться на:

- сильномагнітні (χ більше 3,8·10^-5 м³/кг) - франклініт, піротін, магнетит, маггеміт та ін. Такі мінерали звичайно виділяють на сепараторах з відносно слабким магнітним полем напруженістю до 120-150 кА/м. Величина χ для них не є постійною, вона залежить від напруженості магнітного поля Н и попереднього магнітного стану матеріалу, а также від форми і крупності часток;

Рис. 4.1. Схеми магнітних полів:

а – однорідного; б – неоднорідного

- слабомагнітні (χ від 7,5·10^-6 до 1,26·10^-7 м3/кг) - окиси, гідроокиси і карбонати заліза й марганця, ільменіт, вольфраміт, граніт, біотіт та ін. Вони виділяються на сепараторах с сильним магнітним полем напруженістю до 1600 кА/м. Нижня межа χ для таких сепараторів має тенденцію до зниження в міру удосконалення їхніх конструкцій. Величина χ для цих мінералів більш-менш постійна;

- немагнітні (χ менше 1,26·10^-7 м³/кг) - кварц, кальцит, касітеріт, апатіт та ін., а також діамагнітні (χ меньше 0) – цинк, мідь, золото, срібло, кремній та ін.

Знаючи χ можна розрахувати величину питомої магнітної сили притягання, необхідної для ефективного поділу мінералів у робочій зоні сепаратора.

Питома магнітна сила притягання F_магн (Н/кг) діє на частку руди в робочій зоні сепаратора

де магнітна проникність вакууму.

Дата добавления: 2015-08-18